JP2534588B2 - 地下空洞構築工法及びシ―ルド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地下空洞構築工法及びそ
の装置、より詳しくは、大口径のトンネル又は地下貯蔵
タンク等の、所謂大口径地下空洞を構築する場合に好適
な地下空洞構築工法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にトンネル等の地下空洞を構築する
場合シールド掘進器が用いられているが、このシールド
掘進機は本体の前面にカッタービットを有する面板を取
付け、この面板を回転させて地山を切削するとともに、
本体後部において切削された地山に沿ってセグメントを
逐次配置することにより地下空洞を構築するようになっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近来地下空
洞も大型化の傾向にあり、またその切削断面が円形に限
らず、他の断面形状のものも掘削する必要が生じてい
る。しかしながら、前記シールド掘進機においては大口
径にする場合は掘進機自体が大型化したものを使用する
のでその建造費も多大なものとなる。その上に円形以外
の多種の多様化した断面には対応できないという問題が
あった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 本発明は、上記のよう
な問題を解消するためになれれたものであって、本発明
の地下空洞構築工法は、地山中を小口径のシールド掘進
機で掘削し、該シールド掘進機の口径より小径のセグメ
ントをシールド掘進機の中心ＣＬより地下空洞形成側と
逆方向に偏心して配置すると共に、該セグメントと地山
との間隙にセメントを充填して単位壁体を構成し、該単
位壁体を互いにその一部が重合するように配置して連続
した壁体を構成し、更に、該壁体で形成された区画内の
土砂を排出するようにした構成である。また、本発明の
シールド掘進機は、第１の本体の前面にカッタービット
を有する面板を取付けると共に、前記第１の本体の後部
に中折ジャッキを介して第２の本体を連結し、該第２の
本体の内周に複数本のセメント注入管を設け、かつ、該
セメント注入管の内方にセグメントをシールド掘進機の
中心ＣＬより地下空洞形成側と逆方向に偏心して配置す
るための支持具を設置したことを特徴とするものであ
る。

【０００５】

【作 用】かかる構築工法によれば、小口径シールド掘
進機により掘削されたセグメントとセメントにより単位
壁体が構成され、しかも各単位壁体はそのセメント部分
で重合して壁体が形成されるため、この壁体で形成され
る区画内を排土した場合に地下水が流出することはな
い。しかも単位壁体を複数個並べて壁体を構成するため
如何なる大口径であっても、また如何なる断面形状の地
下空洞であっても容易に構築することができる。

【０００６】

【実 施 例】以下、図１乃至図１５を参照して本発明
による地下空洞構築工法及びその装置の実施例を説明す
る。先ず、図１及び図２に示すように地山１に地下空洞
であるトンネル２を構築しようとする場合、公知の手段
で立坑３を形成し、この立坑３から小口径のシールド掘
進機を水平方向にしかもあらかじめ定められた壁体４の
構築位置に沿って掘進する。そして筒状の単位壁体５を
複数個平行に、しかもその一部が重合するように配置さ
れて連続した壁体４が形成する。然る後、この壁体４で
形成される区間６内の土砂を他の排土装置により掘削除
去してトンネル２が構築される。

【０００７】 詳述すれば、小口径シールド掘進機７
は、図３〜図５に示すように、第１の本体８の前方にカ
ッタービット９を設けた面板１０を配置すると共に、こ
の第１の本体８の後方に中折ジャッキ１１を介して第２
の本体１２を設けている。そして、中折ジャッキ１１に
よって第１の本体８の操向を変更するようになってい
る。また、この第２の本体１２内には、シールドジャッ
キ１３、送泥管１４及び本体１２の内壁に沿って複数の
セメント注入管１５を配置させると共に、セグメント１
６を支持するための内筒１７と、セグメント１６を配置
するためのエレクター１８が設けられている。このセグ
メント１６は、シールド掘進機７の中心ＣＬより僅か上
方にその中心ＣＬ′が来るように上方に偏心して配置さ
れる。

【０００８】前記構造の小口径シールド掘進機７を使用
する際には、各種の器材や掘削した土砂を排出するため
の立坑３を所定の間隔で設ける。そしてこれらの立坑３
の内の壁体４を構築する予定位置にセットし、カッター
モータ１９を作動させることにより面板１０を回転させ
地山１をこの面板１０の直径で掘削し、この掘削された
土砂は送泥管１４から前記立坑３を経由して外部に排出
される。

【０００９】 このようにして形成された空洞２０内に
は、内筒１７によりセグメント１６が地山との間に間隙
Ｌを有する如く配置される。そして、この間隔Ｌ内にセ
メント注入管１５からセメントが注入されてセメント管
２１からなる単位壁体５，５が形成される。この単位壁
体５，５は、互いに連続しないように所定の間隔を明け
て形成されている。

【００１０】 そして、これらの単位壁体５，５の中間
位置に空洞２０を掘削し、この中にエレクター１８によ
りセグメント１６ａを支持した状態で、このセグメント
１６ａと空洞２０との間隙内にセメントを注入してセメ
ント管２１ａを形成させる。この空洞２０の掘削作業の
際には、図６に示すように、小口径のシールド掘進機７
は、先に形成した隣合う２本の単位壁体５の一部、具体
的には、２本のセメント管２１，２１の一部と地山１と
を掘削し、その後に、空洞２０の内部にセメントを注入
して第２の単位壁体５ａを形成させる。この単位壁体５
ａは、先に形成した第１の単位壁体５，５とセメント管
２１，２１ａ，２１が連続したものとなる。以下、順
次、このようにして複数の単位壁体５が形成されて図１
及び図２に示すような単位壁体５，５ａを接続した大型
の壁体４が構築されるのである。

【００１１】 この壁体４を構築する場合、単位壁体を
５、５ａ、５の順序で構築する方法もあるが、実際に
は、図６に示すように、単位壁体５，５をその直径Ｄよ
り僅かに小なる間隔Ｗをあけて形成し、然る後に、この
２本の単位壁体５，５の間隔Ｗの間を小口径のシールド
掘進機７で掘削して第２の単位壁体５ａを形成して単位
壁体を連続させて壁体４を構築するのが良い。即ち、こ
の方法によると、空洞２０を切削する際の切削抵抗を左
右でバランスさせることができるので、小口径のシール
ド掘進機７の掘進方向を制御し易いと言う利点があるか
らである。

【００１２】なお、この実施例においては壁体４の一部
にかまぼこ形の曲面を有する場合について図示したが、
これは直径方向が直線になるように配置すれば垂直壁面
とすることができる。また、必要に応じて内面の凸部分
をカットすることにより平面壁を構成することも可能て
ある。図７は壁体４の内面を平面にする場合の他の実施
例であって、小口径シールド掘進機７により地山１に円
形の空洞２０を形成し、この空洞２０内の底部２０ａ及
び両側部２０ｂに夫々カッタービット９により掘削され
た土砂を充填した後、セグメント１６を配置し、このセ
グメント１６と地山１との間隙Ｌ内にセメント２１を注
入して単位壁体５を形成する。

【００１３】 この単位壁体５を形成するための小口径
のシールド掘進機７は、図８及び図９に示すように、第
２の本体１２の上部が第１の本体８と同一円弧をなす上
部部材１２ａと、これより折れ曲がった両側壁１２ｂ
と、これらの両側壁１２ｂの下端部を接続する下部部材
１２ｃとにより構成されたものを使用する。そして、少
なくとも、底部部材１２ｃにカッタービット９で掘削し
た土砂を空洞２０の底部２０ａ及び両側部２０ｂに夫々
注入するための注入孔を備えている。また、このように
形成された空洞２０とセグメント１６との間には、セメ
ント注入管１５，２２よりセメントが注入されて単位壁
体５，５ａが所定の順序で形成されることは前記の通り
である。

【００１４】かかる小口径シールド掘進機７により前記
実施例を示す如く多数の単位壁体５を形成して連続した
所定の断面形状を有する壁体４を構築するのである。勿
論このようにして構築された壁体４の区画内の土砂が排
出されて空間（空洞）６が構築される。図１０及び図１
１による地下空洞構築工法に使用される小口径シールド
掘進機７の他の実施例であって、第１の本体８の後部円
弧をなす上部部材８ａと両側壁８ｂと下部部材８ｃとに
より構成したものである。そして本体８と１２の内部に
は斜め方向にスクリューコンベア２７が設けられて面板
１０の後部の室１０ａ内に収容された土砂を後方に搬出
するようになっている。

【００１５】なお、図１２〜１５は本発明によって得ら
れるトンネルの各種の断面形状であって図１２は円形ト
ンネル、図１３は半半径トンネル、図１４は長円トンネ
ル、図１５は角型トンネルの断面をそれぞれ示してい
る。これら図示されたトンネルは本発明によって得られ
るトンネルの一部であって、本発明の技術思想の範囲内
において他の断面形状のものを建造することが可能であ
る。

【００１６】

【発明の効果】 上記のように、本発明の地下空洞構築
工法は、地山中を小口径のシールド掘進機で掘削し、該
シールド掘進機の口径より小径のセグメントをシールド
掘進機の中心ＣＬより地下空洞形成側と逆方向に偏心し
て配置すると共に、該セグメントと地山との間隙にセメ
ントを充填して単位壁体を構成し、該単位壁体を互いに
その一部が重合するように配置して連続した壁体を構成
し、更に、該壁体で形成された区画内の土砂を排出する
ようにしたので、大口径で、かつ、如何なる断面形状の
地下空洞でも安価に、しかも、容易に構築することがで
きる。この場合、セグメントが地下空洞形成側と逆方向
に偏心して配置されているので、多数の単位壁体によっ
て構築された壁体の内側を平らに削ってもセグメントを
取り巻くセメント層の厚さを最終的に、ほぼ均一にする
ことができる。 従って、この連続した壁体で形成される
区画内の土砂を排出する時、止水性、安定性が向上す
る。一方、本発明のシールド掘進機は、第１の本体の前
面にカッタービットを有する面板を取付けると共に、前
記第１の本体の後部に中折ジャッキを介して第２の本体
を連結し、該第２の本体の内周に複数本のセメント注入
管を設け、かつ、該セメント注入管の内方にセグメント
をシールド掘進機の中心ＣＬより地下空洞形成側と逆方
向に偏心して配置するための支持具を設置したので、単
位壁体の芯材となるセグメントをシールド掘進機に対し
て偏心させたまま簡単に組みつけることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による地下空洞構築工法の説明用側面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である

【図３】小口径シールド掘進機の要部を示す側面図であ
る。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視で示す掘進機の正面図であ
る。

【図５】図３のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【図６】壁体構築中の実施例説明図である。

【図７】他の形式の壁体構築中の説明図である。

【図８】小口径シールド掘進機の他の実施例の側断面図
である。

【図９】図８のＤ−Ｄ矢視断面図である。

【図１０】小口径シールド掘進機の更に他の実施例の側
断面図である。

【図１１】図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。

【図１２】各種のトンネルの断面形状を示す図である。

【図１３】各種のトンネルの断面形状を示す図である。

【図１４】各種のトンネルの断面形状を示す図である。

【図１５】各種のトンネルの断面形状を示す図である。

【符号の説明】 １ 地山 ２ トンネル ３ 立坑 ４ 壁体
５ 単位壁体 ７ 小口径シールド掘進機 ８ 第１の本体 １２
第２の本体 １４ 送泥管 １５，２２ セメント注入管 １６
セグメント １７ 内筒 ２０ 空洞 ２１ セメント。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山中を小口径のシールド掘進機で掘削
   し、該シールド掘進機の口径より小径のセグメントをシ
   ールド掘進機の中心ＣＬより地下空洞形成側と逆方向に
   偏心して配置すると共に、該セグメントと地山との間隙
   にセメントを充填して単位壁体を構成し、該単位壁体を
   互いにその一部が重合するように配置して連続した壁体
   を構成し、更に、該壁体で形成された区画内の土砂を排
   出するようにした地下空洞構築工法。
2. 【請求項２】 先に形成した単位壁体のセメント充填部
   を切削するようにシールド掘進機で地山を掘削し、それ
   以降の単位壁体を先に形成した単位壁体と平行に、か
   つ、その一部が重合するように配置する請求項１記載の
   地下空洞構築工法。
3. 【請求項３】 地山中に単位壁体をシールド掘進機の径
   より僅かに小さい間隔をおいて形成した後、前記シール
   ド掘進機により両側の単位壁体の側面を切削しながら両
   側の単位壁体の間に単位壁体を形成して壁体間を連続す
   るようにした請求項１記載の地下空洞構築工法。
4. 【請求項４】 第１の本体の前面にカッタービットを有
   する面板を取付けると共に、前記第１の本体の後部に中
   折ジャッキを介して第２の本体を連結し、該第２の本体
   の内周に複数本のセメント注入管を設け、かつ、該セメ
   ント注入管の内方にセグメントをシールド掘進機の中心
   ＣＬより地下空洞形成側と逆方向に偏心して配置するた
   めの支持具を設置したことを特徴とするシールド掘進
   機。